arch/ia64/kernel/smpboot.c

   1 /*
   2  * SMP boot-related support
   3  *
   4  * Copyright (C) 1998-2003 Hewlett-Packard Co
   5  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
   6  *
   7  * 01/05/16 Rohit Seth <rohit.seth@intel.com>   Moved SMP booting functions from smp.c to here.
   8  * 01/04/27 David Mosberger <davidm@hpl.hp.com> Added ITC synching code.
   9  * 02/07/31 David Mosberger <davidm@hpl.hp.com> Switch over to hotplug-CPU boot-sequence.
  10  *                                              smp_boot_cpus()/smp_commence() is replaced by
  11  *                                              smp_prepare_cpus()/__cpu_up()/smp_cpus_done().
  12  */
  13
  14
  15 #define __KERNEL_SYSCALLS__
  16
  17 #include <linux/config.h>
  18
  19 #include <linux/acpi.h>
  20 #include <linux/bootmem.h>
  21 #include <linux/delay.h>
  22 #include <linux/init.h>
  23 #include <linux/interrupt.h>
  24 #include <linux/irq.h>
  25 #include <linux/kernel.h>
  26 #include <linux/kernel_stat.h>
  27 #include <linux/mm.h>
  28 #include <linux/smp.h>
  29 #include <linux/smp_lock.h>
  30 #include <linux/spinlock.h>
  31 #include <linux/efi.h>
  32
  33 #include <asm/atomic.h>
  34 #include <asm/bitops.h>
  35 #include <asm/cache.h>
  36 #include <asm/current.h>
  37 #include <asm/delay.h>
  38 #include <asm/io.h>
  39 #include <asm/irq.h>
  40 #include <asm/machvec.h>
  41 #include <asm/mca.h>
  42 #include <asm/page.h>
  43 #include <asm/pgalloc.h>
  44 #include <asm/pgtable.h>
  45 #include <asm/processor.h>
  46 #include <asm/ptrace.h>
  47 #include <asm/sal.h>
  48 #include <asm/system.h>
  49 #include <asm/unistd.h>
  50
  51 #define SMP_DEBUG 0
  52
  53 #if SMP_DEBUG
  54 #define Dprintk(x...)  printk(x)
  55 #else
  56 #define Dprintk(x...)
  57 #endif
  58
  59
  60 /*
  61  * ITC synchronization related stuff:
  62  */
  63 #define MASTER  0
  64 #define SLAVE   (SMP_CACHE_BYTES/8)
  65
  66 #define NUM_ROUNDS      64      /* magic value */
  67 #define NUM_ITERS       5       /* likewise */
  68
  69 static spinlock_t itc_sync_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
  70 static volatile unsigned long go[SLAVE + 1];
  71
  72 #define DEBUG_ITC_SYNC  0
  73
  74 extern void __init calibrate_delay (void);
  75 extern void start_ap (void);
  76 extern unsigned long ia64_iobase;
  77
  78 int cpucount;
  79 task_t *task_for_booting_cpu;
  80
  81 /* Bitmask of currently online CPUs */
  82 volatile unsigned long cpu_online_map;
  83 unsigned long phys_cpu_present_map;
  84
  85 /* which logical CPU number maps to which CPU (physical APIC ID) */
  86 volatile int ia64_cpu_to_sapicid[NR_CPUS];
  87
  88 static volatile unsigned long cpu_callin_map;
  89
  90 struct smp_boot_data smp_boot_data __initdata;
  91
  92 unsigned long ap_wakeup_vector = -1; /* External Int use to wakeup APs */
  93
  94 char __initdata no_int_routing;
  95
  96 unsigned char smp_int_redirect; /* are INT and IPI redirectable by the chipset? */
  97
  98 static int __init
  99 nointroute (char *str)
 100 {
 101         no_int_routing = 1;
 102         return 1;
 103 }
 104
 105 __setup("nointroute", nointroute);
 106
 107 void
 108 sync_master (void *arg)
 109 {
 110         unsigned long flags, i;
 111
 112         go[MASTER] = 0;
 113
 114         local_irq_save(flags);
 115         {
 116                 for (i = 0; i < NUM_ROUNDS*NUM_ITERS; ++i) {
 117                         while (!go[MASTER]);
 118                         go[MASTER] = 0;
 119                         go[SLAVE] = ia64_get_itc();
 120                 }
 121         }
 122         local_irq_restore(flags);
 123 }
 124
 125 /*
 126  * Return the number of cycles by which our itc differs from the itc on the master
 127  * (time-keeper) CPU.  A positive number indicates our itc is ahead of the master,
 128  * negative that it is behind.
 129  */
 130 static inline long
 131 get_delta (long *rt, long *master)
 132 {
 133         unsigned long best_t0 = 0, best_t1 = ~0UL, best_tm = 0;
 134         unsigned long tcenter, t0, t1, tm;
 135         long i;
 136
 137         for (i = 0; i < NUM_ITERS; ++i) {
 138                 t0 = ia64_get_itc();
 139                 go[MASTER] = 1;
 140                 while (!(tm = go[SLAVE]));
 141                 go[SLAVE] = 0;
 142                 t1 = ia64_get_itc();
 143
 144                 if (t1 - t0 < best_t1 - best_t0)
 145                         best_t0 = t0, best_t1 = t1, best_tm = tm;
 146         }
 147
 148         *rt = best_t1 - best_t0;
 149         *master = best_tm - best_t0;
 150
 151         /* average best_t0 and best_t1 without overflow: */
 152         tcenter = (best_t0/2 + best_t1/2);
 153         if (best_t0 % 2 + best_t1 % 2 == 2)
 154                 ++tcenter;
 155         return tcenter - best_tm;
 156 }
 157
 158 /*
 159  * Synchronize ar.itc of the current (slave) CPU with the ar.itc of the MASTER CPU
 160  * (normally the time-keeper CPU).  We use a closed loop to eliminate the possibility of
 161  * unaccounted-for errors (such as getting a machine check in the middle of a calibration
 162  * step).  The basic idea is for the slave to ask the master what itc value it has and to
 163  * read its own itc before and after the master responds.  Each iteration gives us three
 164  * timestamps:
 165  *
 166  *      slave           master
 167  *
 168  *      t0 ---\
 169  *             ---\
 170  *                 --->
 171  *                      tm
 172  *                 /---
 173  *             /---
 174  *      t1 <---
 175  *
 176  *
 177  * The goal is to adjust the slave's ar.itc such that tm falls exactly half-way between t0
 178  * and t1.  If we achieve this, the clocks are synchronized provided the interconnect
 179  * between the slave and the master is symmetric.  Even if the interconnect were
 180  * asymmetric, we would still know that the synchronization error is smaller than the
 181  * roundtrip latency (t0 - t1).
 182  *
 183  * When the interconnect is quiet and symmetric, this lets us synchronize the itc to
 184  * within one or two cycles.  However, we can only *guarantee* that the synchronization is
 185  * accurate to within a round-trip time, which is typically in the range of several
 186  * hundred cycles (e.g., ~500 cycles).  In practice, this means that the itc's are usually
 187  * almost perfectly synchronized, but we shouldn't assume that the accuracy is much better
 188  * than half a micro second or so.
 189  */
 190 void
 191 ia64_sync_itc (unsigned int master)
 192 {
 193         long i, delta, adj, adjust_latency = 0, done = 0;
 194         unsigned long flags, rt, master_time_stamp, bound;
 195         extern void ia64_cpu_local_tick (void);
 196 #if DEBUG_ITC_SYNC
 197         struct {
 198                 long rt;        /* roundtrip time */
 199                 long master;    /* master's timestamp */
 200                 long diff;      /* difference between midpoint and master's timestamp */
 201                 long lat;       /* estimate of itc adjustment latency */
 202         } t[NUM_ROUNDS];
 203 #endif
 204
 205         go[MASTER] = 1;
 206
 207         if (smp_call_function_single(master, sync_master, NULL, 1, 0) < 0) {
 208                 printk(KERN_ERR "sync_itc: failed to get attention of CPU %u!\n", master);
 209                 return;
 210         }
 211
 212         while (go[MASTER]);     /* wait for master to be ready */
 213
 214         spin_lock_irqsave(&itc_sync_lock, flags);
 215         {
 216                 for (i = 0; i < NUM_ROUNDS; ++i) {
 217                         delta = get_delta(&rt, &master_time_stamp);
 218                         if (delta == 0) {
 219                                 done = 1;       /* let's lock on to this... */
 220                                 bound = rt;
 221                         }
 222
 223                         if (!done) {
 224                                 if (i > 0) {
 225                                         adjust_latency += -delta;
 226                                         adj = -delta + adjust_latency/4;
 227                                 } else
 228                                         adj = -delta;
 229
 230                                 ia64_set_itc(ia64_get_itc() + adj);
 231                         }
 232 #if DEBUG_ITC_SYNC
 233                         t[i].rt = rt;
 234                         t[i].master = master_time_stamp;
 235                         t[i].diff = delta;
 236                         t[i].lat = adjust_latency/4;
 237 #endif
 238                 }
 239         }
 240         spin_unlock_irqrestore(&itc_sync_lock, flags);
 241
 242 #if DEBUG_ITC_SYNC
 243         for (i = 0; i < NUM_ROUNDS; ++i)
 244                 printk("rt=%5ld master=%5ld diff=%5ld adjlat=%5ld\n",
 245                        t[i].rt, t[i].master, t[i].diff, t[i].lat);
 246 #endif
 247
 248         printk(KERN_INFO "CPU %d: synchronized ITC with CPU %u (last diff %ld cycles, "
 249                "maxerr %lu cycles)\n", smp_processor_id(), master, delta, rt);
 250
 251         /*
 252          * Check whether we sync'd the itc ahead of the next timer interrupt.  If so, just
 253          * reset it.
 254          */
 255         if (time_after(ia64_get_itc(), local_cpu_data->itm_next)) {
 256                 Dprintk("CPU %d: oops, jumped a timer tick; resetting timer.\n",
 257                         smp_processor_id());
 258                 ia64_cpu_local_tick();
 259         }
 260 }
 261
 262 /*
 263  * Ideally sets up per-cpu profiling hooks.  Doesn't do much now...
 264  */
 265 static inline void __init
 266 smp_setup_percpu_timer (void)
 267 {
 268         local_cpu_data->prof_counter = 1;
 269         local_cpu_data->prof_multiplier = 1;
 270 }
 271
 272 static void __init
 273 smp_callin (void)
 274 {
 275         int cpuid, phys_id;
 276         extern void ia64_init_itm(void);
 277
 278 #ifdef CONFIG_PERFMON
 279         extern void pfm_init_percpu(void);
 280 #endif
 281
 282         cpuid = smp_processor_id();
 283         phys_id = hard_smp_processor_id();
 284
 285         if (test_and_set_bit(cpuid, &cpu_online_map)) {
 286                 printk(KERN_ERR "huh, phys CPU#0x%x, CPU#0x%x already present??\n",
 287                        phys_id, cpuid);
 288                 BUG();
 289         }
 290
 291         smp_setup_percpu_timer();
 292
 293         /*
 294          * Get our bogomips.
 295          */
 296         ia64_init_itm();
 297
 298         /*
 299          * Set I/O port base per CPU
 300          */
 301         ia64_set_kr(IA64_KR_IO_BASE, __pa(ia64_iobase));
 302
 303 #ifdef CONFIG_IA64_MCA
 304         ia64_mca_cmc_vector_setup();    /* Setup vector on AP & enable */
 305         ia64_mca_check_errors();        /* For post-failure MCA error logging */
 306 #endif
 307
 308 #ifdef CONFIG_PERFMON
 309         pfm_init_percpu();
 310 #endif
 311
 312         local_irq_enable();
 313         calibrate_delay();
 314         local_cpu_data->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 315
 316         if (!(sal_platform_features & IA64_SAL_PLATFORM_FEATURE_ITC_DRIFT)) {
 317                 /*
 318                  * Synchronize the ITC with the BP.  Need to do this after irqs are
 319                  * enabled because ia64_sync_itc() calls smp_call_function_single(), which
 320                  * calls spin_unlock_bh(), which calls spin_unlock_bh(), which calls
 321                  * local_bh_enable(), which bugs out if irqs are not enabled...
 322                  */
 323                 Dprintk("Going to syncup ITC with BP.\n");
 324                 ia64_sync_itc(0);
 325         }
 326
 327         /*
 328          * Allow the master to continue.
 329          */
 330         set_bit(cpuid, &cpu_callin_map);
 331         Dprintk("Stack on CPU %d at about %p\n",cpuid, &cpuid);
 332 }
 333
 334
 335 /*
 336  * Activate a secondary processor.  head.S calls this.
 337  */
 338 int __init
 339 start_secondary (void *unused)
 340 {
 341         extern int cpu_idle (void);
 342
 343         Dprintk("start_secondary: starting CPU 0x%x\n", hard_smp_processor_id());
 344         efi_map_pal_code();
 345         cpu_init();
 346         smp_callin();
 347
 348         return cpu_idle();
 349 }
 350
 351 static struct task_struct * __init
 352 fork_by_hand (void)
 353 {
 354         /*
 355          * don't care about the eip and regs settings since we'll never reschedule the
 356          * forked task.
 357          */
 358         return do_fork(CLONE_VM|CLONE_IDLETASK, 0, 0, 0, NULL, NULL);
 359 }
 360
 361 static int __init
 362 do_boot_cpu (int sapicid, int cpu)
 363 {
 364         struct task_struct *idle;
 365         int timeout;
 366
 367         /*
 368          * We can't use kernel_thread since we must avoid to reschedule the child.
 369          */
 370         idle = fork_by_hand();
 371         if (IS_ERR(idle))
 372                 panic("failed fork for CPU %d", cpu);
 373
 374         /*
 375          * We remove it from the pidhash and the runqueue
 376          * once we got the process:
 377          */
 378         init_idle(idle, cpu);
 379
 380         unhash_process(idle);
 381
 382         task_for_booting_cpu = idle;
 383
 384         Dprintk("Sending wakeup vector %lu to AP 0x%x/0x%x.\n", ap_wakeup_vector, cpu, sapicid);
 385
 386         platform_send_ipi(cpu, ap_wakeup_vector, IA64_IPI_DM_INT, 0);
 387
 388         /*
 389          * Wait 10s total for the AP to start
 390          */
 391         Dprintk("Waiting on callin_map ...");
 392         for (timeout = 0; timeout < 100000; timeout++) {
 393                 if (test_bit(cpu, &cpu_callin_map))
 394                         break;  /* It has booted */
 395                 udelay(100);
 396         }
 397         Dprintk("\n");
 398
 399         if (test_bit(cpu, &cpu_callin_map)) {
 400                 /* number CPUs logically, starting from 1 (BSP is 0) */
 401                 printk(KERN_INFO "CPU%d: CPU has booted.\n", cpu);
 402         } else {
 403                 printk(KERN_ERR "Processor 0x%x/0x%x is stuck.\n", cpu, sapicid);
 404                 ia64_cpu_to_sapicid[cpu] = -1;
 405                 clear_bit(cpu, &cpu_online_map);  /* was set in smp_callin() */
 406                 return -EINVAL;
 407         }
 408         return 0;
 409 }
 410
 411 static int __init
 412 decay (char *str)
 413 {
 414         int ticks;
 415         get_option (&str, &ticks);
 416         cache_decay_ticks = ticks;
 417         return 1;
 418 }
 419
 420 __setup("decay=", decay);
 421
 422 /*
 423  * # of ticks an idle task is considered cache-hot.  Highly application-dependent.  There
 424  * are apps out there which are known to suffer significantly with values >= 4.
 425  */
 426 unsigned long cache_decay_ticks = 10;   /* equal to MIN_TIMESLICE */
 427
 428 static void
 429 smp_tune_scheduling (void)
 430 {
 431         printk(KERN_INFO "task migration cache decay timeout: %ld msecs.\n",
 432                (cache_decay_ticks + 1) * 1000 / HZ);
 433 }
 434
 435 /*
 436  * Initialize the logical CPU number to SAPICID mapping
 437  */
 438 void __init
 439 smp_build_cpu_map (void)
 440 {
 441         int sapicid, cpu, i;
 442         int boot_cpu_id = hard_smp_processor_id();
 443
 444         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++)
 445                 ia64_cpu_to_sapicid[cpu] = -1;
 446
 447         ia64_cpu_to_sapicid[0] = boot_cpu_id;
 448         phys_cpu_present_map = 1;
 449
 450         for (cpu = 1, i = 0; i < smp_boot_data.cpu_count; i++) {
 451                 sapicid = smp_boot_data.cpu_phys_id[i];
 452                 if (sapicid == -1 || sapicid == boot_cpu_id)
 453                         continue;
 454                 phys_cpu_present_map |= (1 << cpu);
 455                 ia64_cpu_to_sapicid[cpu] = sapicid;
 456                 cpu++;
 457         }
 458 }
 459
 460 #ifdef CONFIG_NUMA
 461
 462 /* on which node is each logical CPU (one cacheline even for 64 CPUs) */
 463 volatile char cpu_to_node_map[NR_CPUS] __cacheline_aligned;
 464 /* which logical CPUs are on which nodes */
 465 volatile unsigned long node_to_cpu_mask[MAX_NUMNODES] __cacheline_aligned;
 466
 467 /*
 468  * Build cpu to node mapping and initialize the per node cpu masks.
 469  */
 470 void __init
 471 build_cpu_to_node_map (void)
 472 {
 473         int cpu, i, node;
 474
 475         for(node=0; node<MAX_NUMNODES; node++)
 476                 node_to_cpu_mask[node] = 0;
 477         for(cpu = 0; cpu < NR_CPUS; ++cpu) {
 478                 /*
 479                  * All Itanium NUMA platforms I know use ACPI, so maybe we
 480                  * can drop this ifdef completely.                    [EF]
 481                  */
 482 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
 483                 node = -1;
 484                 for (i = 0; i < NR_CPUS; ++i)
 485                         if (cpu_physical_id(cpu) == node_cpuid[i].phys_id) {
 486                                 node = node_cpuid[i].nid;
 487                                 break;
 488                         }
 489 #else
 490 #               error Fixme: Dunno how to build CPU-to-node map.
 491 #endif
 492                 cpu_to_node_map[cpu] = node;
 493                 if (node >= 0)
 494                         node_to_cpu_mask[node] |= (1UL << cpu);
 495         }
 496 }
 497
 498 #endif /* CONFIG_NUMA */
 499
 500 /*
 501  * Cycle through the APs sending Wakeup IPIs to boot each.
 502  */
 503 void __init
 504 smp_prepare_cpus (unsigned int max_cpus)
 505 {
 506         int boot_cpu_id = hard_smp_processor_id();
 507
 508         /*
 509          * Initialize the per-CPU profiling counter/multiplier
 510          */
 511
 512         smp_setup_percpu_timer();
 513
 514         /*
 515          * We have the boot CPU online for sure.
 516          */
 517         set_bit(0, &cpu_online_map);
 518         set_bit(0, &cpu_callin_map);
 519
 520         local_cpu_data->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 521         ia64_cpu_to_sapicid[0] = boot_cpu_id;
 522
 523         printk(KERN_INFO "Boot processor id 0x%x/0x%x\n", 0, boot_cpu_id);
 524
 525         current_thread_info()->cpu = 0;
 526         smp_tune_scheduling();
 527
 528         /*
 529          * If SMP should be disabled, then really disable it!
 530          */
 531         if (!max_cpus) {
 532                 printk(KERN_INFO "SMP mode deactivated.\n");
 533                 cpu_online_map = phys_cpu_present_map = 1;
 534                 return;
 535         }
 536 }
 537
 538 void __devinit smp_prepare_boot_cpu(void)
 539 {
 540         set_bit(smp_processor_id(), &cpu_online_map);
 541         set_bit(smp_processor_id(), &cpu_callin_map);
 542 }
 543
 544 void
 545 smp_cpus_done (unsigned int dummy)
 546 {
 547         int cpu;
 548         unsigned long bogosum = 0;
 549
 550         /*
 551          * Allow the user to impress friends.
 552          */
 553
 554         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++)
 555                 if (cpu_online(cpu))
 556                         bogosum += cpu_data(cpu)->loops_per_jiffy;
 557
 558         printk(KERN_INFO "Total of %d processors activated (%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 559                num_online_cpus(), bogosum/(500000/HZ), (bogosum/(5000/HZ))%100);
 560 }
 561
 562 int __devinit
 563 __cpu_up (unsigned int cpu)
 564 {
 565         int ret;
 566         int sapicid;
 567
 568         sapicid = ia64_cpu_to_sapicid[cpu];
 569         if (sapicid == -1)
 570                 return -EINVAL;
 571
 572         printk(KERN_INFO "Processor %d/%d is spinning up...\n", sapicid, cpu);
 573
 574         /* Processor goes to start_secondary(), sets online flag */
 575         ret = do_boot_cpu(sapicid, cpu);
 576         if (ret < 0)
 577                 return ret;
 578
 579         printk(KERN_INFO "Processor %d has spun up...\n", cpu);
 580         return 0;
 581 }
 582
 583 /*
 584  * Assume that CPU's have been discovered by some platform-dependent interface.  For
 585  * SoftSDV/Lion, that would be ACPI.
 586  *
 587  * Setup of the IPI irq handler is done in irq.c:init_IRQ_SMP().
 588  */
 589 void __init
 590 init_smp_config(void)
 591 {
 592         struct fptr {
 593                 unsigned long fp;
 594                 unsigned long gp;
 595         } *ap_startup;
 596         long sal_ret;
 597
 598         /* Tell SAL where to drop the AP's.  */
 599         ap_startup = (struct fptr *) start_ap;
 600         sal_ret = ia64_sal_set_vectors(SAL_VECTOR_OS_BOOT_RENDEZ,
 601                                        __pa(ap_startup->fp), __pa(ap_startup->gp), 0, 0, 0, 0);
 602         if (sal_ret < 0)
 603                 printk(KERN_ERR "SMP: Can't set SAL AP Boot Rendezvous: %s\n",
 604                        ia64_sal_strerror(sal_ret));
 605 }